DE4026428A1 - Vorrichtung zum bestimmen sich verschlechternder eigenschaften einer hochspannungsleitung - Google Patents
Vorrichtung zum bestimmen sich verschlechternder eigenschaften einer hochspannungsleitungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beobachten sich
verschlechternder Eigenschaften elektrischer Hochspannungs
leitungen. Das Verfahren, nach dem die Vorrichtung arbeitet,
wird ausführlich erläutert.
Elektrische Hochspannungsleitungen, insbesondere Leitungen
zur Spannungsversorgung, bestehen mit einer großen Anzahl
elektrischer Ausrüstungen in weiten Bereichen. Ein außer
ordentlich hoher Aufwand an Zeit und Bemühungen ist für die
Reparatur solcher Leitungen aufzuwenden. Es ist daher sehr
erwünscht, Verschlechterungen vorauszusehen und darüber
hinaus den Bereich für die Verschlechterung einzugrenzen.
Jedoch existiert bisher keine praktisch ausführbare Technik
zum Voraussehen von Verschlechterungen.
In diesem Zusammenhang ist es aus der japanischen Patent
veröffentlichung 57-20 779 (1982) bekannt, denjenigen Bereich,
in dem ein Erdungsdefekt auftritt, festzustellen. Die Anzeige
erfolgt jedoch erst, nachdem der Fehler aufgetreten ist.
Einrichtungen zum Anzeigen des Bereichs eines Erdungsdefektes
werden beim genannten Stand der Technik an geeigneten Stellen
einer Versorgungsleitung aufgestellt. Sie bestimmen das Auf
treten eines Erdungsdefektes daraus, daß das Ausgangssignal
von einem Hochfrequenzfilter in einer Eingangsschaltung für
das Erdungsdefektsignal (Nullphasensignal), wie es an diesen
Stellen festgestellt wird, über einem bestimmten Pegel liegt.
Es bestehen jedoch folgende Probleme.
- 1. Das Gerät kann einen Erdungsdefekt nicht vorhersehen, son dern erst das Auftreten eines solchen feststellen.
- 2. Da das Anzeigen am Ort des Gerätes erfolgt, kann ein Tätigwerden des Gerätes erst dann festgestellt werden, wenn einer Bedienperson die Anzeige bei einem Rundgang auffällt; dadurch kann die Fehlererfassung sehr lange dauern.
- 3. Da die Anzeigegeräte tätig werden, wenn der Pegel eines Hochfrequenzsignals höher wird als ein vorgegebener Pegel, besteht die Gefahr, daß mehrere Geräte gleichzeitig einen Fehler anzeigen, wodurch es unmöglich wird, den Ort des Fehlers näher festzulegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorankündigende
Phänomene zu überwachen, die zu einem Erdungsdefekt führen,
um es zu ermöglichen, eine endgültige Verschlechterung vor
herzusehen.
Einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
den Ort einer Verschlechterung festzustellen.
Gemäß der Erfindung wird eine Verschlechterung einer elektri
schen Hochspannungsleitung dadurch vorhergesehen, daß Fre
quenzkomponenten von Signalen auf der Leitung überwacht wer
den und dabei festgestellt wird, daß die Amplitude der Nutz
frequenzkomponente des Nullphasensignals einer dreiphasigen
Hochspannungsleitung sich nicht änderte, daß dies aber für
die Amplitude der Hochfrequenzkomponente gilt. Ein Vorher
sehen ist auch dadurch möglich, daß einzelne Pulssignale in
den Nullphasensignalen der dreiphasigen Hochspannungsleitung
festgestellt werden.
Um den Ort der Verschlechterung festzustellen, wird das Aus
maß der Änderung der Hochfrequenzkomponenten im Nullphasen
signal gleichzeitig für mehrere Orte der dreiphasigen Hoch
spannungsleitung überwacht. Der Ort der Verschlechterung wird
abhängig von den festgestellten Amplituden bestimmt.
Da gemäß der Erfindung vorankündigende Phänomene für Ver
schlechterung überwacht werden, können mögliche Erdungsdefek
te vorausschauend erkannt werden. Der Ort eines möglichen
Defektes kann durch Beobachten der vorankündigenden Phänomene
über die gesamte Hochspannungsleitung spezifiziert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren ver
anschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es
zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Leitungssystems mit
einer Einrichtung zum Feststellen von sich verschlechternden
Eigenschaften der Leitungen;
Fig. 2 Signalverläufe zum Erläutern von Phänomenen, die
einen Erdungsdefekt ankündigen;
Fig. 3 Signalverläufe für Nullphasensignale nach dem Auf
treten eines Erdungsdefektes;
Fig. 4 ein Diagramm zum Vergleichen von vorankündigenden
Phänomenen mit Phänomenen, wie sie mit dem Auftreten eines
Defektes vorliegen;
Fig. 5-7 Blockdiagramme für verschiedene Ausführungs
formen von Sensoren;
Fig. 8-11 Diagramme zum Veranschaulichen, wie eine Ver
schlechterungszone spezifiziert werden kann;
Fig. 12-14 Flußdiagramm teilweise mit veranschaulichen
den Diagrammen, zum Erläutern der Verarbeitung von Daten in
einer Feststellungseinrichtung;
Fig. 15 eine Darstellung von Frequenzbändern, um zu erläu
tern, welches Frequenzband für ein Filter in Zusammenhang mit
der Erfindung sinnvoll ist; und
Fig. 16 Darstellungen eines Versorgungsleitungssystems mit
Schaltern, zum Erläutern, wie ein normalerweise offener Punkt
umgeschaltet werden kann.
Bevor weiter unten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläu
tert werden, wird erklärt, was die Vorankündigung ist, die
einem Erdungsdefekt einer elektrischen Spannungsleitung vor
angeht, d. h., was das vorangehende Phänomen ist. Dieses
sollte deutlich von Phänomenen des Erdungsdefektes selbst
unterschieden werden, die im Stand der Technik beschrieben
sind. Die folgende Erläuterung wird unter der Annahme ge
macht, daß die elektrische Spannungsleitung eine Hochspan
nungs-Stromversorgungsleitung ist.
Fig. 2 zeigt zeitliche Signalverläufe der Nullphasenspannung
V0, wie sie in einem Unter-Kraftwerk gemessen wurden. Nach
Beobachten des Signalzugs gemäß Fig. 2 (I) (Pulse sind der
Grundwelle der Nullphasenspannung überlagert) wurde der Sig
nalzug gemäß Fig. 2 (II) und noch eine gewisse Zeitspanne später
der ähnliche Signalzug gemäß Fig. 2 (III) beobachtet. Es wird
erwartet, daß nach dem Erzeugen dieser Signalzüge mit den un
periodischen Impulsen schließlich ein Erdungsdefekt auftreten
wird. Jedoch weisen die Amplituden der Pulse in den Signalen
von Fig. 2 nicht die Beziehung auf, daß sie mit zunehmender
Zeit zunehmen; die Phase des Auftretens ist willkürlich und
der Erzeugungszyklus ist nicht periodisch. Es sind also Hoch
frequenzkomponenten in wesentlichem Anteil in den pulsförmi
gen Signalen vorankündigender Phänomene im Signal V0 vorhan
den. Da diese Hochfrequenzkomponenten bei ihrer Ausbreitung
durch die Stromversorgungsleitung geschwächt werden, wird
davon ausgegangen, daß durch Überwachen der Nullphasenspan
nung V0 nahe dem Ort des Erdungsdefektes das Auftreten des
Pulssignales relativ früh beobachtet werden kann.
In Fig. 2 ist der pulsförmige Signalzug V0 als Beispiel für
ein vorangehendes Phänomen dargestellt. Die Erzeugungsperiode
des pulsförmigen Signalverlaufs V0 kann für mehrere Zyklen
andauern, oder es wird angenommen, daß kurzzeitige Überlage
rungen von Signalen mit hohen Frequenzanteilen in wesentli
chem Anteil, verglichen mit der Grundperiode, bei allmähli
cher Verschlechterung bis zur endgültigen Verschlechterung
wiederholt werden.
Die Fig. 3(a) und (b) zeigen Signalzüge, wie sie im Erdungs
defektfall auftreten, wobei hochfrequente Schwingungen auf
einanderfolgend auftreten. Derartiges ist in der japanischen
Patentveröffentlichung 57-20 779 (1982) beschrieben. Ähnliche
vorangehende Phänomene werden beim Nullphasenstrom beobach
tet.
Vergleicht man die Signalzüge gemäß vorankündigenden Phänome
nen für Erdungsdefekte mit Signalzügen aus Erdungsdefekten,
wird beobachtet, daß die folgenden Beziehungen existieren.
Als Beispiel für Vorankündigungen der Verschlechterung einer
Energieversorgungseinrichtung zeichnen sich vorangehende
Phänomene dadurch aus, daß sie Nullphasensignale mit einzel
nen pulsförmigen Signalen erzeugen. Dies bedeutet, wie durch
den Signalverlauf 1 in Fig. 4 dargestellt, in dem die Abszis
se die Frequenz und die Ordinate die Amplitude darstellt, daß
zur Zeit der Vorankündigung der Verschlechterung eine solche
Charakteristik besteht, daß die Amplitude der Nutzfrequenz
komponente sich nicht vom normalen Wert unterscheidet, son
dern daß dies nur für Pulssignale (Hochfrequenzkomponenten)
in großem Ausmaß gilt. Demgegenüber ist, wie im Kurvenverlauf
2 in Fig. 2 dargestellt, bei weit fortgeschrittener Ver
schlechterung (bei beginnendem Erdungsdefektfall) die Hoch
frequenzkomponente weiter erhöht, und auch die Nutzfrequenz
komponente ist erhöht. Die Ausmaße der Änderungen der Nutz
frequenzkomponente und der Hochfrequenzkomponente in einem
Nullphasensignal zeigen im allgemeinen den folgenden Zusam
menhang in bezug auf Verschlechterung der Vorrichtungen.
Weiterhin gilt beim Vergleich der Fig. 2(a) mit (b) (c), daß
sie im Endstadium der Verschlechterung selbst an entfernten
Orten zu beobachten sind, aber nur benachbart zur Verschlech
terungsquelle in einem frühen Stadium. Dies unterstützt die
Tatsache, daß eine Leitungscharakteristik dahingehend be
steht, daß die Hochfrequenzwelle mit der Entfernung vom Auf
trittspunkt abgeschwächt wird. Weiterhin kann festgestellt
werden, daß die Periode des Auftretens der Pulse ausreichend
lang ist im Vergleich zur Periode der Nutzfrequenz.
Die Erfindung baut auf den vorstehend beschriebenen voran
gehenden Phänomenen auf.
Der Ort der Anbringung einer erfindungsgemäßen Einrichtung
wird nun anhand von Fig. 1 erklärt. In Fig. 1 (a) ist T ein
Transformator zur Energieverteilung in einem Unter-Verteil
kraftwerk. Weiterhin ist eine Busleitung B vorhanden, an die
Leistungsschalter F.CB1∼F.CBn für Hochspannungsleitungen
entsprechend der Anzahl herausgeführter Hochspannungsleitungen angeschlos
sen sind. Die Hochspannungsleitungen F11, F12, F13, ... Fn,
die sich wie die Zweige eines Baumes ausbreiten, sind an die
Ausgänge der Leistungsschalter F.CB angeschlossen, d. h. die
Zweigleitungen F12, F13, usw. erstrecken sich von der Stamm
leitung F11 weg, entsprechend den jeweiligen Anforderungen,
wie in der Figur dargestellt.
Sensoren 1, 1′, 1′′, ... sind an willkürlichen Stellen der
Hochspannungsleitungen angebracht, wie in der Zeichnung dar
gestellt. Die von diesen Sensoren gemessenen Nullphasensig
nale (auf Grundlage der Nullphasenspannung oder des Null
phasenstromes und aus diesen wie erforderlich transformiert
oder abgeleitet) werden zu einer Feststellungseinrichtung 3
über eine Informationsnachrichtenleitung 2 geleitet.
Ein Sensor 4 mit einer ähnlichen Funktion wie die Sensoren 1
ist geeignet an der Versorgungsbusleitung angebracht und
überträgt die von der Hauptleitung abgeleiteten elektrischen
Werte an die Feststellungseinrichtung 3.
Bei einem solchen Aufbau, entsprechend der Erfindung, werden
die in jeweiligen Punkten des Versorgungssystems gemessenen
Signale an einer Stelle gesammelt. Wie im folgenden im ein
zelnen erläutert, wird eine Annahme abgeleitet, in welchem
Teil der Verteilungsleitungen F1∼Fn eine sich verschlech
ternde Leitung befindet.
Bei der Anordnung kann die Nachrichtenleitung 2, die zum
Übertragen von Information zur Feststellungseinrichtung 3
dient, eine ausgesprochene Nachrichtenleitung sein, oder sie
kann mit Hilfe eines Trägersystems unter Nutzung der Hoch
spannungsleitungen gebildet sein oder durch Übertragungs
einrichtungen wie solche über drahtlose Kanäle.
Fig. 1(b) zeigt ein Beispiel einer Systemanordnung, bei der
das System gemäß Fig. 1(a) durch drahtgebundene Übertra
gungsleitungen angeschlossen ist. Polterminals 10, 10′, 10′′,
... mit den Funktionen der Sensoren 1, 1′, 1′, ... zum Messen
der Nullphasensignale sind für jeweilige Schalter SW entlang
der Hochspannungsversorgungsleitung F11 angeschlossen. Eine
Nachrichtenleitung 2 verbindet die Polterminals 10, den Un
teranschluß 100 im Unter-Kraftwerk (mit dem Sensor 4 usw.)
und die Hauptstation 30 (die die Feststellungseinrichtung
enthält), die z. B. in der Bedienzentrale angeordnet ist,
miteinander. Die Hauptstation 30 weist ein Modem 31, einen
Sende/Empfangs-Teil 32, einen Signalbus 39, Verbinder 33 und
33′, einen Drucker 34, eine Kathodenstrahlröhre 35, eine
Tastatur 36, eine Anzeigenbedienung 37, eine Bedienkonsole
38 usw. auf. Sie ist mit einem Versorgungscomputer über den
Verbinder 33′ verbunden. Dadurch wird die in der Polterminal
station 10 erfaßte Information in den Rechner der Hauptsta
tion 30 eingegeben und auf der Kathodenstrahlröhre 35 oder
dem Drucker 34 ausgegeben. Befehle vom Rechner, der Tastatur
36, der Anzeigenbedienung 37, der Bedienkonsole 38 usw. wer
den an die Polterminalstationen 10 und die Steuerungen von
Schaltern SW ausgegeben. Ermitteln oder Erfassen vorgegebener
Eingaben usw. wird ausgeführt.
Fig. 1(c) zeigt ein Beispiel einer Systemanordnung, bei der
ein bekanntes Verfahren zum Übertragen von Signalen mit Hilfe
einer Versorgungsleitung ausgeführt wird, und zwar wird die
Hochspannungsversorgungsleitung F11 als Nachrichtenleitung 2
verwendet. In diesem Fall weist eine Polterminalstation 10
eine Fernsteuerungs-Terminalstation 10a mit einem Sensor 1
und einem Hochspannungskoppler 10b zum Isolieren und Ermit
teln von Signalen an den Polen (Masten) auf, entsprechend dem
Schalter SW. Im Unter-Kraftwerk ist ein Hochspannungskoppler
zur Isolation und zum Ermitteln von Signalen für jede der
Versorgungsleitungen F11∼Fn vorhanden und mit einer wieder
holenden Installation verbunden. Es ist erforderlich, zwi
schen dem Unter-Kraftwerk und der Hauptstation 30 (in der die
Feststelleinrichtung 3 angeordnet ist) eine große Menge von
Daten mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen, weswegen diese
Stationen durch ein Nachrichtenkabel miteinander verbunden
sind. Die Hauptstation weist neben einer Fernsteuerung, die
Übertragungseinheiten TU aufweist, eine CPU, eine Bedienkon
sole OP, usw. auf, wie auch eine Kathodenstrahlröhreneinheit
41 zum Ausgeben verschiedener Informationen und Eingeben ver
schiedener Daten, ein Versorgungssystempanel zum Darstellen
z. B. des Status aktiver Leitungen des Versorgungssystems,
einen Versorgungsrechner usw. Ähnliche Signaleingabe, Aus
gabedarstellung und Ausüben von Schaltfunktionen wie beim
System gemäß Fig. 1(b) kann auch bei der Systemanordnung
gemäß Fig. 1(c) vorgenommen werden. Die Maschinenausstattung
der Hauptstation von Fig. 1(b) ist dabei von der gemäß
Fig. 1(c) unterschiedlich, jedoch kann jede Maschinenaus
rüstung verwendet werden, wenn sie das Eingeben, Anzeigen,
Ausgeben und Verarbeiten von Information zuläßt. Die folgen
den Erläuterungen beziehen sich auf eine Einrichtung mit
einer gesonderten Nachrichtenleitung.
Fig. 5(I) zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Sensor 1
innerhalb der Polterminalstation 10, die in der Versorgungs
leitung dezentralisiert angeordnet ist. Es wird die Signal
form der Nullphasenspannung V0 einschließlich von Hochfre
quenzkomponenten überwacht. Die gewöhnliche Nullphasenspan
nung V0 beinhaltet Nutzfrequenzkomponenten oder Hochfrequenz
komponenten von relativ geringer Ordnung, der dritten Ord
nung, der vierten Ordnung, während sie kaum Frequenzen höhe
rer Ordnung enthält. Es wird jedoch auf die Tatsache hinge
wiesen, daß das Signal steile Spitzen aufweist, wenn z. B.
winzige Erdungsdefekte auftreten. Wenn ein Erdungsdefekt für
kurze Zeit auftritt, wird die Nullphasenspannung V0 nur für
diese Zeit außerordentlich hoch und nimmt dann wieder die
Signalform mit niedrigem Pegel wie zuvor ein, wenn der Er
dungsdefekt nicht mehr vorliegt. Viele Hochfrequenzkomponen
ten sind in diesem Nullphasensignal vorhanden, das während
der kurzen Zeitspanne hoch ist. Da die Einrichtungen sich
erst verschlechtern, dauert der winzige Erdungsdefekt nicht
an, sondern er endet kurz nach seinem Auftreten und wieder
holt sich oft mit Spitzen außerordentlich hoher Werte der
Spannung V0 (in Nadelform).
Das Beispiel gemäß Fig. 5(I) dient dazu, den Spitzenwert
eines einzelnen sehr hohen Spannungssignals V0 zu halten,
aus dem Hochfrequenzkomponenten nicht durch ein Filter abge
trennt werden können, um solche Signale miteinander zu ver
gleichen. Die Spannungen zwischen den Versorgungsleitungen S
und Erde werden durch Teilerkondensatoren C1, C2 in Spannun
gen willkürlich vorgegebener Höhe geteilt. Die Nullphasen
spannung V0 wird durch Vektorsummierung in der Nullphasen
gewinnungsschaltung 40 erhalten. Liegt eine pulsförmige Än
derung mit der Amplitude V1 in der Nullphasenspannung zum
Zeitpunkt t1 vor, wie in Fig. 5(II) (a) dargestellt, und
wird dieses Nullphasenspannungssignal V0 einem Eingangsan
schluß eines Subtrahiermittels 20 zugeführt, wird am Ausgang
des Subtrahiermittels nur die pulsförmige Spannungsänderung
V1 erhalten, wie in Fig. 5(II) (c) dargestellt, wenn dem
anderen Eingang des Subtrahiergliedes 20 das Signal gemäß
Fig. 5(II) (b) zugeführt wird, bei dem mit Hilfe eines Tief
paßfilters (LPF) aus dem Nullphasenspannungssignal V0 die
Grundschwingungen und die höheren Harmonischen niedriger Ord
nung durchgelassen werden. Die Amplitude der pulsförmigen Spannungs
änderung wird durch einen A/D-Wandler gewandelt und durch
Spitzenwerthalter 21 und 22 gehalten, was durch Fig. 5(II)
(d) veranschaulicht ist.
Liegt eine positive pulsförmige Spannungsänderung vor, wird
der Wert durch den Spitzenwerthalter 21 gehalten, während er
im Fall einer negativen Spannungsänderung durch den Spitzen
werthalter 22 gehalten wird. Ein Startdetektor 5 gibt ein
Startsignal für eine CPU aus, wie es in Fig. 5(II) (e) dar
gestellt ist. Dies erfolgt, sobald das Ausgangssignal vom
Spitzenwerthalter einen größeren Wert einnimmt als ein im
Startdetektor 5 gesetzter Ermittlungspegel. In der CPU wird
A/D-Wandlung mit Hilfe des Startsignals ausgeführt, wobei der
numerische Wert der Amplitude der Spannungsänderung V1 erfaßt
und gespeichert wird und die Spitzenwerthalter mit einem
Rücksetzsignal zu einem Zeitpunkt t2 nach einer vorgegebenen
Zeitspanne auf den Ausgangszustand rückgesetzt werden. Die
von der CPU erfaßten Daten werden zusammen mit den Sensoren,
die die Signale erfaßten, zugeordneten Ziffern, der Erfas
sungszeit, usw. der Feststellungseinrichtung 3 innerhalb der
Hauptstation 30 über einen Übertragungsport 6 und das Nach
richtenkabel 2 zugeführt.
Koinzidenz von Daten an mehreren Stellen kann dadurch erfaßt
werden, daß innerhalb der CPU eine Taktfunktion genutzt wird
und Information zu den eingegebenen Zeiten gleichzeitig zu
den Eingangsdaten hinzugefügt und gespeichert wird. Koinzi
denz wird am wirkungsvollsten in einer bekannten Weise fest
gestellt, wie sie in der japanischen Patentveröffentlichung
1-8246 (1989) angegeben ist. Die Feststellung kann aber auch
auf andere Art und Weise erfolgen.
Fig. 5 betrifft ein Ausführungsbeispiel, das auf die Höhe des
Spitzenwertes einer pulsförmigen Spannung anspricht. Ein an
deres Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 dargestellt ist,
wertet Hochfrequenzkomponenten aus. Fig. 6 zeigt also ein an
deres Beispiel für die Ausgestaltung des Sensors 1.
Wie in Fig. 5 können zwei Kondensatoren genutzt werden, um
eine Spannung dadurch abzugreifen, daß die Spannung gegen
Erde geteilt wird. Jedoch ist es vorteilhafter, eine Teiler
schaltung zu verwenden, die einen Kondensator C1 und einen
Widerstand R aufweist und eine Differenzbildecharakteristik
aufweist, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, um dieses erfin
dungsgemäße Ausführungsbeispiel am wirkungsvollsten zu ge
stalten. Eine erforderliche Anzahl an Bandpaßfiltern BPF1,
BPF2, ... mit jeweils einer Bandpaßcharakteristik, die nur
ein vorgegebenes Frequenzband durchläßt, ist hinter einem
Hochpaßfilter HPF angeordnet, das die Hochfrequenzkomponenten
in den gewonnenen Nullphasenspannungssignalen V0 durchläßt.
Die Amplituden der Ausgangssignale werden von der CPU nach
A/D-Wandlung und digitaler Wandlung erfaßt. Falls erforder
lich, werden Daten der erfaßten Daten über einen Übertra
gungsport 6 und die Nachrichtenleitung 2 an die Feststellein
richtung 3 in der Hauptstation 30 geliefert. Die Zeitpunkte,
zu denen Daten erfaßt werden, können durch den Startdetektor
5 gemäß Fig. 5 festgelegt werden oder dadurch, daß ein Start
signal von einer anderen Stelle über die Nachrichtenleitung 2
erhalten wird.
Es wird nun anhand von Fig. 7(a) ein weiteres Ausführungs
beispiel eines Sensors 1 erläutert, wie er für dezentrali
sierte Anordnung entlang von Versorgungsleitungen geeignet
ist. Der Sensor ist so aufgebaut, daß zwei Sätze von Teiler
schaltungen, an denen Teilspannungen zwischen der Versor
gungsleitung und Erde abgegriffen werden können, vorhanden
sind und die Nullphasenspannungen von Leitungen F1 und F2 von
Nullphasenspannungsgewinnungsschaltungen 40 und 40′ erhalten
werden können, indem die Spannungsteilerschaltungen zu beiden
Seiten des Schalters SW angeschlossen werden, der zum Verbin
den oder Trennen zwischen der Leitung F1 und der Leitung F2
in der Versorgungsleitung liegt. Spannungsänderungsermitt
lungsschaltungen 23 und 23′ sind durch ein Tiefpaßfilter LPF
und ein Subtrahiermittel 20 gebildet, wie anhand von Fig. 5
erläutert. Sie sind so angeordnet, daß sie nur eine steile
Änderung in der Spannung ausgeben. Eine Datenverarbeitungs
einrichtung 25 wird durch Spitzenwerthalter 21 und 22 gebil
det, wie sie anhand von Fig. 5 erläutert wurden, und durch
den Teil, der die Daten von diesen Haltern über einen A/D-
Wandler wandelt und die Werte durch die CPU erfaßt. Ein Dif
ferenzdetektor 24 erhält die Ausgangssignale der Spannungs
änderungsermittlungsschaltungen 23 und 23′, berechnet die
Differenz aus den beiden Eingangswerten und sorgt dafür, daß
die Daten durch die CPU innerhalb der Datenverarbeitungsein
richtung 25 gesichert werden. Diese Daten werden über einen
Übertragungsport und die Nachrichtenleitung 2 zur Feststell
einrichtung 3 auf entsprechende Weise übertragen, wie anhand
von Fig. 5 erläutert. Die Funktion dieser Ausführungsform
wird nun anhand von zwei Fällen erläutert, wobei beim einen
der Schalter SW "Ein" und beim anderen "Aus" ist.
Wenn der Schalter SW "Ein" ist, gilt folgendes.
Da die Ausgangssignale von den Spannungsänderungsermittlungs
schaltungen 23 und 23′ dieselbe Amplitude aufweisen, ist der
vom Differenzdetektor 24 ausgegebene Differenzwert Null.
Besteht jedoch irgendeine Schwierigkeit in einer der Erfas
sungsschaltungen für außerordentliche Daten des Systems aus
den beiden Schaltungen, steht ein Ausgangssignal am Diffe
renzdetektor 24 an, wodurch es im allgemeinen möglich ist,
beide Erfassungsschaltungen zu überwachen.
Wenn der Schalter SW "Ein" ist, gilt folgendes.
Die Ausgangswerte der Spannungsänderungsermittlungsschaltun
gen und 23 und 23′ sind voneinander unabhängig, wobei im we
sentlichen keine Ausgangswerte vorliegen, wenn keine Ver
schlechterung vorhanden ist. Wenn ein kleiner Erdungsdefekt
in einer der beiden Speiseleitungen aufgetreten ist, wird nur
die Änderung wirksam erfaßt. Insbesondere werden normale
Störsignale (z. B. Störungen durch ein entferntes Gewitter)
nicht als Differenzausgangssignale erfaßt, da diese Signale
in beide Versorgungsleitungen gelangen. Differenzausgangs
signale können jedoch mit hoher Empfindlichkeit dann erfaßt
werden, wenn ein winziger Erdungsdefekt in einer der beiden
Versorgungsleitungen auftritt. Die Versorgungsleitungen F1
und F2 können zum selben System (derselben Bank) oder unter
schiedlichen Systemen gehören.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, das für dezentralisierte
Anordnung entlang von Versorgungsleitungen geeignet ist, wird
nun anhand von Fig. 7(b) beschrieben.
Unterschiede gegenüber dem Sensor 1 gemäß Fig. 7(a) bestehen
nur dahingehend, daß die Differenzbildeschaltung 24 durch
eine Differenzbildeschaltung 26 und einen Detektor 27 ersetzt
ist. Die übrigen Funktionsgruppen arbeiten auf dieselbe
Weise.
Wenn der Schalter SW ausgeschaltet ist, gelangen die Aus
gangssignale der Nullphasenspannungs-Gewinnungsschaltungen
40 und 40′ in die Differenzbildeschaltung 26, die die Diffe
renz zwischen den Werten bildet und sie an den Detektor 27
ausgibt. Der Detektor 27 ist so ausgebildet, daß er Ausgangs
signale nur für Spannungsänderungen ausgibt, in denen die
Frequenzkomponenten niedriger Ordnung durch das Tiefpaßfilter
LPF und die Subtrahierschaltung in der Spannungsänderungs
ermittlungsschaltung 23 entfernt sind. Wenn bei dieser Aus
führungsform die Zuleitungen F1 und F2 zur selben Bank gehö
ren, gibt die Differenzbildeschaltung 26 eine Spannung auf
grund von Verschlechterung nur aus, weil die Frequenzkompo
nenten niedriger Ordnung in den Ausgangssignalen von den
Nullphasenspannungs-Gewinnungsschaltungen 40 und 40′ ziemlich
gleich sind. Dadurch kann der Pegel für Anfangsermittlung
ziemlich niedrig gewählt werden, und es wird ein Detektor mit
hoher Empfindlichkeit erhalten.
Dies zeigt, daß ein Detektor hoher Empfindlichkeit, der nicht
durch Nullphasensignale beeinflußt wird, selbst in einem
System erhalten werden kann, bei dem ein Versorgungsleitungs-
Trägersystem mit niederfrequenten Signalen eingesetzt wird,
wie ein Nullphasenträger-Übertragungssystem. Bei diesem wer
den zum Herausgreifen der gegen Erde geteilten Spannungen
(Fig. 5-7) Kondensatoren für jede Phase bei der Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 5 verwendet, während eine Reihenschal
tung eines Kondensators und eines einstellbaren Widerstandes
für jede Phase bei den Ausführungsformen der Fig. 6 und 7
verwendet wird. Jedoch kann auch wie folgt vorgegangen wer
den. Es wird eine Reihenschaltung von Kondensatoren für jede
Phase verwendet und gleichzeitig wird ein einstellbarer
Widerstand parallel zum erdungsseitigen Kondensator C einge
setzt. Durch Anordnen des Kondensators C parallel zum Wider
stand R kann die Anordnung so ausgebildet werden, daß sie als
Reihenkondensatorschaltung für Hochfrequenzkomponenten und
als C+R-Schaltung für relativ niedrige Frequenzkomponenten
wirkt.
Der Aufbau eines Sensors, wie er entlang einer Versorgungs
leitung verwendet wird, wurde anhand der Fig. 5-7 erläu
tert. In den Fig. 6 und 7(b) werden die Hochpaß- und Band
filter HPF bzw. BPF verwendet, um pulsförmige Komponenten
auszusondern, wie sie in den Nullphasen-Spannungssignalen
vorhanden sind. Die von diesen Filtern abgedeckten Frequenz
bänder sind erforderlich, um andere Frequenzkomponenten aus
zuschließen, die in der Umgebung der Versorgungsleitung be
stehen. Störsignale elektromagnetischer Strahlung usw, wie
sie um die Versorgungsleitung bestehen, dürfen nicht ermit
telt werden, da gemäß der Erfindung sehr kleine Signale zu
messen sind, die eine Verschlechterung begleiten.
Fig. 15(a) zeigt die Frequenzbänder, die gewöhnlich im Rund
funk und bei der Nachrichtenübertragung verwendet werden. Es
wird ein Bereich von etwa 300 kHz∼10 14 Hz hierfür verwen
det. Für die Erfindung ist es zum Unterscheiden der hier maß
geblichen Signale von Störsignalen nicht von Vorteil, Fre
quenzen im genannten Bereich zu untersuchen. Der Bereich
oberhalb 1014 Hz kann verwendet werden, jedoch ist er nicht
geeignet, wenn einfache Filter an den Versorgungsleitungen
verwendet werden sollen. Daher sollte für die Praxis der Be
reich unter 300 kHz verwendet werden. Dieser Bereich wird
tatsächlich aber weiter eingeschränkt, wie in Fig. 15(b)
veranschaulicht. In dieser Darstellung ist 200∼300 kHz ein
Frequenzband, das als Träger für Schutzrelaisanordnungen von
Versorgungsleitungsträgersystemen verwendet wird, weswegen
das bei der Erfindung verwendete Frequenzband im Bereich un
ter 200 kHz liegen sollte. Für die untere Grenze ist zu be
achten, daß Störsignale in der Versorgungsleitung im Bereich
unter 5 kHz zunehmen. Daher sollte das bei der Erfindung ver
wendete Frequenzband im Bereich 5 kHz∼200 kHz liegen. Da
der Verstärker hinter dem Filter nicht einfach hergestellt
werden kann, wenn die Frequenz über 30 kHz liegt, ist es un
ter Berücksichtigung dieser Tatsache wünschenswerter, den
Bereich mit 5∼30 kHz zu wählen.
Unter Bezug auf die Fig. 7(a), (b) wurde erläutert, daß zwei
Teilerschaltungen verwendet werden und bestimmt wird, in wel
cher Zuleitung die Verschlechterung auftrat. Es ist aber er
sichtlich, daß die Feststellung, in welcher Zuleitung zu den
beiden Enden eines Schalters SW eine Verschlechterung auf
tritt, auch dann erfolgen kann, wenn jeweils eine der Anord
nungen gemäß der Fig. 5 oder 6 an einem der Enden des Schal
ters SW angeordnet wird.
Die Detektoren 24 und 27 in den Fig. 7(a) bzw. (b) können
A/D-Wandlung, ausgehend vom analogen Signal, vornehmen und
die Daten mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung 25
speichern, oder sie können die Tatsache feststellen, daß ein
vorgegebener Wert überschritten wurde und diese Tatsache als
Trigger-(Start)-Signal zum Sichern von Verschlechterungsdaten
nutzen.
Dies bedeutet, daß dann, wenn ein Verschlechterungssignal mit
hoher Empfindlichkeit an irgendeiner Stelle der Schalter
nahe einem dem Kraftwerk zugewandten Ende des Versorgungs
systems festgestellt wird, es möglich ist, Daten sofort von
jedem Sensor zu erfassen.
Fig. 8 veranschaulicht den Feststellungsalgorithmus in der
Feststellungsanordnung 3 zum Feststellen der Verschlechte
rungszone in der Versorgungsleitung aus den Daten, wie sie
mit einem Verfahren sichergestellt wurden, wie es anhand der
Fig. 5-7 erläutert wurde.
Entlang der Abszisse ist die Entfernung von Sensoren entlang
einer Versorgungsleitung ausgehend von einem willkürlich
gewählten Punkt aufgetragen. Die Ordinate betrifft Werte
(Amplituden) von Daten, wie sie von verschiedenen Sensoren
geliefert wurden.
Die Nullphasenspannung, die im wesentlichen aus Hochfrequenz
komponenten besteht, die von einer Stelle mit verschlechter
ten Eigenschaften geliefert wurden, breitet sich auf der Ver
sorgungsleitung aus, die im Hochfrequenzbereich als LC-Schal
tung verstanden werden kann; die Komponenten werden allmäh
lich gedämpft. Aus Fig. 8 ist demgemäß ersichtlich, daß die
Daten am Ort 10 des Sensors, der der Verschlechterungsstelle
am nächsten liegt, maximalen Wert aufweisen, während die
Werte von den Sensoren zu beiden Seiten der Leitung ausgehend
vom Ort 10 niedrigere Werte aufweisen.
Das eben Ausgeführte gilt entsprechend für die Amplitude der
Hochfrequenzkomponente (Fig. 5) wie auch für ihren Spitzen
wert (Fig. 6).
Fig. 9 zeigt die Amplitude und die Schwächung von Hochfre
quenzkomponenten für jedes Frequenzband; der Spitzenwert ist
am Ort 10 nahe der Verschlechterungsstelle für Datengruppen
eines beliebigen Frequenzbandes maximal. Je höher die Fre
quenz ist, desto größer wird die Schwächung entlang der Ver
sorgungsleitung, was entsprechend der Schwächung einer LC-
Konstanten im Hochfrequenzbereich erfolgt. Daher werden die
Daten im verhältnismäßig niedrigen Frequenzband V0 (HFL) all
mählich mehr geschwächt als die Daten im hohen Frequenzband
V0 (HFH) .
Fig. 10 veranschaulicht den Anteil von Hochfrequenzkomponen
ten in Nullphasenspannungssignalen als Verschlechterungs
signalen. Auf der Abszisse ist die Frequenz und auf der Ordi
nate der Pegel aufgetragen.
Im allgemeinen sind drei Verschlechterungsmuster zu beachten,
nämlich das Muster (a), gemäß dem jede Frequenz mit gleichem
Ausmaß vorhanden ist, das Muster (b), in dem tiefe Frequenzen
in erheblichem Ausmaß vorhanden sind und das Ausmaß mit zu
nehmender Frequenz abnimmt, und das Muster (c), in dem der
Anteil niedriger Frequenzen klein ist und der Anteil höherer
Frequenzen mit zunehmender Frequenz zunimmt.
Zukünftig sind weitere Feldversuche und Experimente erfor
derlich, um zu entscheiden, welche Muster genau welchem Fall
der Verschlechterung oder welcher Anlagenkomponente ent
sprechen.
Fig. 11 veranschaulicht konzeptweise Änderungen des Zusammen
hangs zwischen Entfernung und Amplitude gemäß Fig. 9, wenn
eine Verschlechterung nach einem der Muster (a), (b) und (c)
auftrat, wobei die Verteilung für jeden der Fälle dargestellt
ist. In allen Fällen weist für jedes Frequenzband der Daten
wert an der Verschlechterungsstelle 10 sein Maximum auf. Da
bei sind im Fall (a) die Maximalamplituden für alle drei
Bänder im wesentlichen gleich; im Fall (b) werden sie mit ab
nehmender Frequenz immer höher; und im Fall (c) werden sie
umgekehrt mit zunehmender Frequenz immer höher.
Aus solcher Information kann durch die Feststellungseinrich
tung 3 bestimmt werden, wo eine Verschlechterung auftrat und
welcher Art dieselbe ist.
Der Verarbeitungsvorgang in der Feststellungseinrichtung 3
innerhalb der Hauptstationen 30 wird nun für denjenigen Fall
erläutert, daß der Sensor ein solcher gemäß Fig. 5 ist, der
Spitzenwerte erfaßt.
Die Feststellungseinrichtung 3, die die Versorgungsleitungen
überwacht, steht in Verbindung mit allen spitzenwertdetektie
renden Sensoren 1 entlang der Versorgungsleitung in Fig. 5 zu
willkürlichen oder festgelegten Zeitpunkten, sammelt die
Spitzenwerte der Hochfrequenzkomponenten in den Nullphasen
signalen von jedem Sensor und bestimmt die sich verschlech
ternde Zone entlang der Versorgungsleitung.
Fig. 12(a) zeigt schematisch die Verarbeitungsfolge in der
Feststellungseinrichtung 3. Sie kommuniziert sequentiell mit
den Sensoren 1-N in den verschiedenen Orten zwischen dem
Ausgang des Unter-Kraftwerks und dem Ende der Versorgungslei
tung, um die Spitzenwerte V0H der Hochfrequenzkomponenten in
den Nullphasensignalen zu erfassen. Durch Erfassen der Ampli
tuden der Spitzenwerte der Hochfrequenzkomponenten VOH in
den Nullphasensignalen wird für die Signale von der Versor
gungsleitung eine Verteilung erhalten, wie sie in Fig. 12(b)
dargestellt ist. Liegt der Fall gemäß dem Beispiel dieser
Zeichnung vor, wird aus dem Ergebnis geschlossen, daß eine
Verschlechterung nahe dem Sensor 10 vorliegt, der den maxi
malen Wert angezeigt hat. Nun wird der Verarbeitungsablauf in
der Feststellungseinrichtung 3 erläutert, wie er erfolgt,
wenn mehrere Frequenzkomponenten aus unterschiedlichen Fre
quenzbändern durch Sensoren 1 erfaßt werden, wie einer in
Fig. 6 dargestellt ist. Die Feststellungseinrichtung 3, die
die Versorgungsleitungen überwacht, kommuniziert mit allen
Sensoren an verschiedenen Orten entlang einer Versorgungslei
tung zu willkürlichen oder festgegebenen Zeitpunkten, erfaßt
die Komponenten höherer Harmonischer höherer Ordnung mit
Nullphasensignal von jedem Sensor und bestimmt die Ver
schlechterungszone entlang der Versorgungsleitung.
Der Verarbeitungsablauf in der Feststellungseinrichtung ist
in Fig. 13(a) schematisch dargestellt. Die Einrichtung kom
muniziert sequentiell mit den Sensoren 1-N, die an unter
schiedlichen Orten zwischen dem Ausgang des Unter-Kraftwerks
und dem Ende der Versorgungsleitung angeordnet sind, um Fre
quenzkomponentendaten VOfH für mehrere Bänder in den Null
phasensignalen zu erfassen. Durch Erfassen der Situation der
Amplitude von VOfH entlang der Versorgungsleitung für das
Signal für jedes Frequenzband, wie in Fig. 11 dargestellt,
wird im Beispiel der Figur (Fig. 13(b)) bestimmt, daß ein
Verschlechterungszustand nahe dem Sensor 10 besteht. Die
Nullphasensignale hauptsächlich hoher Frequenzkomponenten,
die am Verschlechterungsort aufgetreten sind, breiteten sich
entlang der Versorgungsleitung aus, die als LC-Hochfrequenz
kreis aufgefaßt wird, wodurch die Signale allmählich ge
schwächt wurden. Das Ausmaß der Schwächung nimmt mit zuneh
mender Ordnung zu, wodurch der Signalverlauf gemäß Fig. 13
(b) erhalten wird, d. h. zwei Arten von Komponenten VOfH1
und VOfH2 höherer Harmonischer werden erfaßt, was genaueres
Bestimmen der Verschlechterungszone ermöglicht.
Wenn das Nullphasensignal selbst von jedem Punkt zur Fest
stellungseinrichtung 3 übertragen wird, kann der Verschlech
terungsort mit dem folgenden Verfahren wirkungsvoll bestimmt
werden.
Die Feststellungseinrichtung 3, die die Versorgungsleitungen
überwacht, vergleicht periodisch die Nullphasensignale in der
Busleitung des Unter-Kraftwerks, an das eine Versorgungslei
tung angeschlossen ist, mit den Nullphasensignalen vom Sen
sor 4 und den Sensoren 1, 1′, 1′′, ..., die an voneinander ge
trennten Orten der Versorgungsleitung angeordnet sind. Die
Verschlechterungszone entlang der Versorgungsleitung wird mit
Hilfe eines koinzident plötzlich auftretenden Differenzwertes
bestimmt. Hierbei wird ausgenutzt, daß sich die Nullphasen
signale hauptsächlich hoher Frequenzkomponenten, die am Ver
schlechterungsort aufgetreten sind (es kann sich um die Am
plitude des Spitzenwertes einer einzigen pulsförmigen Span
nung V0 handeln, jedoch erfolgt die folgende Erläuterung auf
Grundlage von Hochfrequenzkomponenten) entlang der Versor
gungsleitung ausbreiten, die als LC-Hochfrequenzschaltung
aufgefaßt wird, wodurch die Signale allmählich geschwächt
werden. Dementsprechend sind die meisten Hochfrequenzkompo
nenten in den Nullphasensignalen vorhanden, wie sie vom Sen
sor erfaßt werden, der dem Verschlechterungsort am nächsten
ist. Durch Bilden der Differenz koinzidenter Nullphasensig
nale von zwei Orten derselben Versorgungsleitung werden die
Anteile der Hochfrequenzkomponenten als Momentanwerte erfaßt
und aus der Verteilung der Amplitudenwerte läßt sich die Ver
schlechterungszone bestimmen. Ein schematisches Beispiel für
einen Verarbeitungsablauf in der Feststellungseinrichtung 3
hierfür ist in Fig. 14 dargestellt. Die Feststellungseinrich
tung 3 legt einen Zeitpunkt T fest, zu dem der Verschlech
terungszustand untersucht wird, und erfaßt und speichert zu
diesem Zeitpunkt T die Nullphasensignale in der Busleitung
des Unter-Kraftwerks. Anschließend werden die Amplituden der
Nullphasensignale zum Zeitpunkt T durch Datenaustausch mit
jedem Sensor erfaßt. Durch das vergleichende Subtrahieren der
Amplituden der Nullphasensignale von der Busleitung des
Unter-Kraftwerks und von den Sensoren werden die Differenzen
zwischen den Amplituden der Hochfrequenzkomponenten bestimmt.
Wie oben beschrieben, werden die Hochfrequenzkomponenten um
so mehr geschwächt, je weiter entfernt der Verschlechterungs
ort ist. Durch Ausführen der oben genannten Vergleichsabläufe
für die Nullphasensignale von allen Sensoren ist es daher
möglich, festzustellen, ob eine Verschlechterung vorliegt,
und, falls ja, wo die Verschlechterungszone liegt. Hierzu
wird die Vergleichsfunktion unter Nutzen der erfaßten Null
phasensignale selbst ausgeführt. Daher werden zu übertragende
Signale selbst dann überhaupt nicht beeinflußt, wenn das
Übertragen über eine Hochspannungsleitung mit einem Null
phasenspannungssignal (z. B. in einem Nullphasen-Trägerüber
tragungssystem) erfolgt, da die zu subtrahierenden Übertra
gungssignale niedere Frequenzen aufweisen.
Die Feststellungseinrichtung 3, die die Verschlechterungs
zone mit Hilfe der Nullphasensignale von den Sensoren an un
terschiedlichen Orten entlang der Versorgungsleitung fest
stellt, wurde unter Bezugnahme auf die Fig. 12-14 erläu
tert. Diese Feststellungseinrichtung 3 gibt die Daten für
eine festgestellte Verschlechterungszone so oft aus, wie die
se Daten auf Grundlage der Information bestimmt werden, wie
sie von jedem Sensor dauernd oder zu vorgegebenen Zeitpunkten
erfaßt werden. Als Ausgabemedien in der Hauptstation gemäß
den Fig. 1(b), (c) dient eine Floppy-Disk 43, ein Drucker
34, ein Bildschirm (Kathodenstrahlröhre) 35, eine Lampen
anzeige (Versorgungssystempanel) 42 usw. zur Ausgabe. Die
Ausgabe wird in der Feststellungseinrichtung gespeichert,
zusammen mit den Zeitpunkten und Feststellungen oder anderer
nützlicher Informationen. Auch derartige Informationen wer
den mit Ablauf der vorgenannten Ausgabeverarbeitung ausgege
ben.
Signale entstehen nicht nur in Form des vorstehend beschrie
benen, vorankündigenden Signals, sondern auch dann, wenn
z. B. Schutzeinrichtungen für eine Versorgungsleitung, wie
ein Unterbrecher, betätigt werden. Störsignale treten auch
z. B. durch Blitze auf. Es kann daher zu Fehlbestimmungen
einer Verschlechterungszone kommen. Aus diesem Grund werden
auch andere nützliche Information ausgegeben, wie z. B.
- 1) das Wetter zum Zeitpunkt der Feststellung (z. B. Gewit ter, Taifun usw.),
- 2) die Zone wird ein - einige Male kurzzeitig festgestellt und dann für längere Zeit nicht mehr festgestellt,
- 3) die festgestellte Verschlechterungszone bewegt sich (was durch Störsignale von Kraftfahrzeugen verursacht sein kann) usw.
Durch derartige Informationen kann eine Bedienperson leicht
feststellen, ob tatsächlich eine Verschlechterung vorliegt
oder nicht.
Für den Fall, daß "das Auftreten von Fehlern mehrere Male in
deutlichen Abständen in der Nähe desselben Ortes gefunden"
wurde, ist es einfach, künstlich festzustellen, daß eine Ver
schlechterung in der Versorgungsleitung aufgetreten ist; das
Überwachungsergebnis wird ausgegeben, was erforderlich ist,
um eine Verschlechterungszone festzustellen. Es gehört zum
Ausführungsbeispiel der Erfindung, Bedingungen hinzuzufügen,
z. B. ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieselbe Zone
N-mal festgestellt wird, d. h. wenn die Zone mehr als einmal
festgestellt wird.
Durch Registrieren der Eigenschaften jedes Teils einer Ver
sorgungsleitung in der Feststellungseinrichtung 3 kann die
Datenausgabe mit den vorstehend genannten nützlichen Informa
tionen ergänzt werden. Folgende Ausgaben können z. B. zur
Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre 41 oder einem anderen
Ausgabemedium hinzugefügt werden, um das Feststellen einer
Verschlechterung durch die Bedienperson zu unterstützen:
- a) es können Bereiche angezeigt werden, in denen ein Be rühren mit Bäumen erfolgen kann,
- b) Bereiche, die durch Salz stark geschädigt sind, können angezeigt werden,
- c) die Versorgungsausrüstung (Mast-Transformatoren, Mast- Schalter, Unterbrecher, usw.) ,
- d) die Abmessungen von Versorgungsleitungen,
- e) Vorfälle mit Erdungsdefekten, die bereits aufgetreten sind, usw.
Diese Art von Informationen kann bei zukünftigen Ausführungs
formen der Erfindung auf einfache Art und Weise automatisch
in der Feststellungseinrichtung genutzt werden.
Weiter ist zu beachten, daß die Erfindung nicht darauf be
grenzt ist, eine sich ankündigende Verschlechterung festzu
stellen und den Bereich hierfür zu bestimmen und auszugeben,
sondern daß sie auch anschließend auf Grundlage des Ergebnis
ses auf das Betreiben der Versorgungsleitungen Einfluß neh
men kann, wie sie z. B. von der Hauptstation 30 vorgenommen
wird.
Eine der Möglichkeiten besteht darin, den normalerweise offe
nen Punkt in einer Versorgungsleitung in die Nachbarschaft
eines festgestellten Verschlechterungsortes zu verlegen. Da
durch kann der festgestellte Verschlechterungspunkt genauer
bestimmt werden und der Bereich der Unterbrechung in einer
Versorgungsleitung aufgrund des Schaltens eines Unterbrechers
kann verringert werden, wenn der Erdungsdefektvorfall auf
trat, bevor der verschlechterte Bereich repariert wird.
Fig. 16 zeigt eine gewöhnliche Versorgungsleitung, bei der
Schalter SW1-SW12 von einer Busleitung B1 und Schalter
SW20-SW30 von einer Busleitung B2 versorgt werden. Der nor
malerweise offene Punkt ist der Schalter SWO, der die Speise
leitung F1 (von der Busleitung B1) von der Speiseleitung F2
(von der Busleitung B2) trennt. Hier ist angenommen, daß die
Schalter SW Schutzfunktion haben und ein Sensor zu jedem
Schalter der Anordnung gehört. Die Entfernung zwischen den
Schaltern beträgt etwa 1∼3 km. Zwischen diesen Schaltern
ist zusätzlich eine große Anzahl von Handschaltern vorhan
den. Selbst wenn von einem Signal vom Sensor am Schalter SW10
festgestellt werden könnte, daß ein winziger Erdungsdefekt
von diesem Ort gemeldet wird, wäre es erforderlich, den Be
reich um diesen Ort abzusuchen, um die genaue Stelle aufzu
finden. Die Stelle könnte zwischen den Schaltern SW9 und
SW11 liegen. Wenn nun der normalerweise offene Punkt auf den
Schalter SW10 gelegt wird (SW0 wurde geschlossen und SW10
wurde geöffnet) und angenommen wird, daß der Maximalwert beim
nächsten Pulssignal vom winzigen Erdungsdefekt am Schalter
SW9 beobachtet wurde, steht fest, daß der Fehler zwischen den
Schaltern SW10 und SW9 (diese Schalter nicht beinhaltend)
liegt. Dadurch ist der Vermutungsbereich für die Verschlech
terung eingeengt. Auch selbst dann, wenn ein Erdungsdefekt
direkt danach auftrat, kann eine Serviceunterbrechung zwi
schen SW10 und SW0 verhindert werden. Wenn dann der Ver
schlechterungsbereich auf die genannte Art und Weise spezifi
ziert wurde, ist es von Vorteil, alle Versorgungsleitungen
und/oder verschiedene Versorgungseinrichtungen in diesem Be
reich zu ersetzen. Dabei führt das Umschalten des normaler
weise offenen Punktes (Schließen des Schalters am gerade nor
malerweise offenen Punkt und Öffnen des Schalters nahe dem
Sensor 10) zum zeitweisen Einführen einer Schleife in das
Versorgungssystem, was es erforderlich macht, die Schleifen
bildung zum Zwecke des Schutzes auf möglichst kurze Zeit zu
begrenzen. Als konkrete Maßnahmen bestehen die folgenden:
- 1) Stationieren von Bedienpersonen am gerade normalerweise offenen Punkt und an einem Ort nahe dem Sensor 10, wo jeweils Schalter angeordnet sind, und schnelles Ausführen von "Durch schalten des normalerweise offenen Punktes" und "Öffnen des Schalters nahe dem Sensor 10", während die Bedienpersonen sich mit Funk über diese Maßnahmen verständigen,
- 2) Schalten des normalerweise offenen Punktes von der Be dienzentrale (der Hauptstation mit Fernsteuerung) aus, falls die Steuerung von Schaltern so ausgebildet ist, daß sie auf Fernsteuerung anspricht (sei es in einem Kabelsystem oder in einem Trägersystem). Diese Funktionen werden jedoch für die aktuelle Zeit von den Bedienpersonen ausgeführt. Dies, weil das Umschalten des normalerweise offenen Punktes zu einer Änderung in der Betriebssituation des Systems führt und auf Grundlage erfaßter Daten für die Situation des Laststroms in jedem Teil der Versorgungsleitung erfolgen muß, wobei noch zu beachten ist, ob die Last schwankt oder nicht. Wenn ein System so aufgebaut ist, daß alle Schalter ferngesteuert wer den können, wie dies in einem automatischen Versorgungssystem der Fall ist, und das über Daten zu zugeordneter Last, viel seitige Verarbeitung von Lastdaten, Einzellastplanung usw. verfügt, kann der Ablauf mit Hilfe der erzeugten Daten auch automatisch erfolgen. Das Reduzieren der Zeitspanne des Ver sorgungsablaufs mit der Schleife beim Umschalten des norma lerweise offenen Punktes hat nichts mit dem Grundgedanken der Erfindung zu tun. Daher wird hier nichts weiter ausgeführt, als daß nochmals darauf hingewiesen wird, daß die Erfindung in Zusammenhang mit einem solchen Vorgang von Vorteil ist.
Die vorstehenden Erläuterungen wurden ausgehend von Null
phasenspannungen als Beispiel für Nullphasensignale gemacht.
Es können jedoch auch ohne weiteres entsprechend Nullphasen
ströme verwendet werden.
Mit der Erfindung ist es möglich, eine Verschlechterungszone
zu spezifizieren, da Sensoren Änderungen in Hochfrequenzkom
ponenten in Nullphasensignalen feststellen, wie sie durch
Verschlechterung erzeugt werden, und da die Information von
den Sensoren durch eine Feststellungseinrichtung erfaßt und
verarbeitet wird. Bei bekannten Einrichtungen gingen Bedien
personen die Versorgungsleitungen direkt nach dem Auftreten
eines Systemfehlers ab und suchten vom Boden aus nach dem
Fehlerpunkt. Dies erforderte viel Zeit und führte damit zu
hohen Kosten. Demgegenüber führt das mit der erfindungsgemä
ßen Einrichtung ausführbare Verfahren zu folgenden Effekten:
- 1) Verschlechterungsphänomene werden bereits festgestellt, bevor ein Fehler auftritt,
- 2) eine Verschlechterungszone wird spezifiziert, so daß sich verschlechternde Bereiche und Anlagenelemente repariert werden können, bevor ein Ausfall auftritt,
- 3) selbst im Fall eines plötzlichen Ausfalls kann der aus fallende Ort spezifiziert werden, was zum Verbessern des Wir kungsgrades beim Reparieren und zum Verhindern des Wieder auftretens eines Ausfalls beiträgt.
Weiter besteht der Vorteil, daß die Abläufe nicht durch un
terschiedliche Lasten beeinflußt werden, da plötzliche Ände
rungen in Hochfrequenzkomponenten von Nullphasensignalen
überwacht werden. Daher kann die Einrichtung als systemunab
hängig vom Signalübertragungssystem eingesetzt werden, wie es
bei einem Hochspannungs-Trägersystem genutzt wird.
Claims (9)
1. Einrichtung zum Feststellen des Ortes sich verschlech
ternder Eigenschaften einer Kraftleitung, gekennzeichnet
durch:
mehrere Sensoren (1, 1′, 1′′, ...), die an mehreren Orten der Leitung angeordnet sind und dort Nullphasensignale fest stellen und in den Nullphasensignalen enthaltene Pulssignale erfassen, und
eine Feststellungseinrichtung (3), die eine Verschlechte rung für die Nähe desjenigen Ortes feststellt, an dem derje nige der Vielzahl von Sensoren angeordnet ist, der den maxi malen Wert des Pulssignals angezeigt hat.
mehrere Sensoren (1, 1′, 1′′, ...), die an mehreren Orten der Leitung angeordnet sind und dort Nullphasensignale fest stellen und in den Nullphasensignalen enthaltene Pulssignale erfassen, und
eine Feststellungseinrichtung (3), die eine Verschlechte rung für die Nähe desjenigen Ortes feststellt, an dem derje nige der Vielzahl von Sensoren angeordnet ist, der den maxi malen Wert des Pulssignals angezeigt hat.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
Signalübertragungseinrichtung (2) zwischen den mehreren Sen
soren (1, 1′, 1′′,...) und der Feststellungseinrichtung (3),
zum Übertragen der von den mehreren Sensoren gemessenen Puls
signale.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die mehreren Sensoren (1, 1′, 1′′,...) die
Amplitude des Signals einer hohen, besonderen Frequenz in den
Nullphasensignalen an der Vielzahl von Orten erfassen.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die besondere Frequenz im Bereich zwischen 5 kHz und 200 kHz
liegt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sensoren (1, 1′, 1′′,...) zum Messen der
Nullphasensignale in einer Kraftleitung mit drei Phasen eine
Serienschaltung aus einem Kondensator (C1) und einem Wider
stand (R) zwischen jeder Phase und Erde und einen Anschluß
zwischem dem Kondensator und dem Widerstand zum Abgreifen der
Signale aufweisen.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet,
daß Schalter (SW) in der Nähe der Vielzahl der Sensoren (1, 1′, 1′′,...) angeordnet sind,
daß die Feststellungseinrichtung (3) eine Einrichtung zum Spezifizieren und Ausgeben der Verschlechterungsstelle der Leitung auf der Grundlage der Amplitude der mehreren puls förmigen Signale sowie eine Einrichtung zum Erzeugen von Be diensignalen für die Schalter über die Signalübertragungsein richtung (2) aufweist, und
daß die Vielzahl der Sensoren eine Einrichtung zum Be dienen der Schalter auf das jeweils erhaltene Bediensignal hin aufweist.
daß Schalter (SW) in der Nähe der Vielzahl der Sensoren (1, 1′, 1′′,...) angeordnet sind,
daß die Feststellungseinrichtung (3) eine Einrichtung zum Spezifizieren und Ausgeben der Verschlechterungsstelle der Leitung auf der Grundlage der Amplitude der mehreren puls förmigen Signale sowie eine Einrichtung zum Erzeugen von Be diensignalen für die Schalter über die Signalübertragungsein richtung (2) aufweist, und
daß die Vielzahl der Sensoren eine Einrichtung zum Be dienen der Schalter auf das jeweils erhaltene Bediensignal hin aufweist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn
zeichnet durch die Ausgabe sich verschlechternder Eigenschaf
ten der Leitung oder des Ortes der Verschlechterung aufgrund
der Pulssignale in den Nullphasensignalen, wie sie in der Lei
tung beobachtet werden, und außerdem anderer Information zu
den Ursachen des Auftretens der Pulssignale.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Amplitude der Pulssignale in den Null
phasensignalen für eine Mehrzahl von Punkten entlang der Lei
tung überwacht wird, ein Schalter (SW10) nahe einer Stelle mit
sich verschlechternden Eigenschaften geöffnet wird, wenn eine
solche Stelle aufgrund der Amplitude festgestellt wird, und
Spannung den Leitungen (F1, F2) an beiden Enden, die durch
den Schalter voneinander getrennt sind, zugeführt wird.
9. Vorrichtung zum Feststellen des Ortes sich verschlech
ternder Eigenschaften einer Kraftleitung, gekennzeichnet durch
einen Ersatz der Leitung und der elektrischen Einrichtung in
der Nähe der Stelle sich verschlechternder Eigenschaften, wenn
die Position aufgrund von Pulssignalen in den Nullphasen
signalen auf der Kraftleitung an einer Vielzahl von Punkten
bestimmt worden ist.
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